【STM32】STM32Cube和HAL库使用初体验

1.STM32Cube和HAL库模式开发流程

1、流程介绍

(1)环境搭建：STM32CubeMX安装、STM32xxFW安装、MDK5安装、pack包安装【顺序很重要】

【STM32】STM32的Cube和HAL生态-CSDN博客中的3.STM32CubeMX工具入门
(2)STM32CubeMX中创建工程，选择芯片型号，做图形化配置
(3)生成MDK版project
(4)MDK5中打开project，开始正式开发

2、实战演示

1.new Project

2.选择“MCU”

双击选择芯片

3.显示芯片模型

4.将项目导出称为代码项目

《STM32MP1 M4裸机HAL库开发指南》第十章 STM32CubeMX简介_正点原子官方的技术博客_51CTO博客

注意点：
我们在填写路径和文件名的时候不能输入中文，否则会失败。

5.最终生成的文件

3、几个小细节

(1)自动生成的project目录结构和名称等都是既定的，最好不要改
(2)由CubeMX工程到MDK工程是单向的，不能逆向同步（可以从CubeMX中修改MDK，但是MDK不能修改CubeMX）
(3)最好在CubeMX中一次配完一个模块，再生成MDK工程。因为如果再次生成则会覆盖掉之前生成的MDK工程中同一个模块c文件，这样如果你刚好又已经编辑过了那部分就丢了。
(4)STM32CubeMX工具只是生成工程和外设初始化代码，大量开发工作还是靠自己的。
(5)HAL库是一套体系，有自己的架构，必须理解透彻，否则会有无处下爪的感觉。
(6)因为HAL库很庞大，整个编译一次很久，所以建议要点build而不是rebuild

2.STM32CubeMX生成的工程解读

1、工程目录介绍

drivers

Inc

src

总框架

2、工程配置项细节

3、源码分析与学习方法

(1)先理清条理，搞清楚是怎么从CubeMX配置到MDK工程中的
(2)建立SI（Source Instight）工程，协助分析HAL库源码
(3)先从时钟、GPIO等模块学起，掌握这套体系架构
(4)逐步拓展到其他外设模块，学习HAL库的使用

3.STM32HAL库源码分析1

1、SI工程建立

查看整个文件的目录结构

2、从启动代码开始

起始文件有2个

1个在CMSIS中：\Drivers\CMSIS\Device\ST\STM32F1xx\Source\Templates\arm

1个在MDK-ARM中：\MDK-ARM

3、main函数分析

int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  //将全部的外设进行复位，并且初始化时钟
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  //系统时钟初始化，此函数会覆盖前面初始代码中的“SystemInit”
  //这个才是最后使用的时钟
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  /* USER CODE BEGIN 2 */

  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

4、HAL_Init函数详解

SysTick用作HAL_Delay()函数的时基，应用程序需要确保SysTick时基始终设置为1毫秒
进行正确的 HAL 操作。

__weak:如果没有其他同名函数则使用这个，如果有其他的同名函数则使用另外一个（其实就是覆盖）。

5、SystemClock_Config

覆盖在start文件中的“SystemInit”

void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

  /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
  * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;
  RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;
  RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSI_DIV2;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL16;
  //调用专门配置时钟模块
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

我们一般不用看的那么详细，因为一般时钟不会出现问题。要重点看什么串口，定时器。

6.MX_GPIO_Init

void MX_GPIO_Init(void)
{

  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

  /* GPIO Ports Clock Enable */
  //时钟使能
  __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

  /*Configure GPIO pin Output Level */
  //端口输出
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_14, GPIO_PIN_RESET);

  /*Configure GPIO pin : PC14 */
  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_14;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;//推挽输出
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
  //将设置关联起来
  HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);

  /*Configure GPIO pin : PA11 */
  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_11;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

}

7. HAL_Delay

不管系统时钟怎么设置这个函数都不需要改变
以ms为单位

__weak void HAL_Delay(uint32_t Delay)
{
  uint32_t tickstart = HAL_GetTick();
  uint32_t wait = Delay;

  /* Add a freq to guarantee minimum wait */
  if (wait < HAL_MAX_DELAY)
  {
    wait += (uint32_t)(uwTickFreq);
  }

  while ((HAL_GetTick() - tickstart) < wait)
  {
  }
}

6.STM32CubeMX和HAL库点亮LED实战

1、在CubeMX工具中开发

本代码基于STM32F103C8C5

(1)查原理图确定LED对应的GPIO号：随便对应一个

(2)CubeMX新建工程并配置GPIO
(3)配置工程，并生成MDK project【查看上怎么创建文件】

2、在MDK5中开发

(1)找到main函数中的while处
(2)查看GPIO的HAL库函数，添加LED操作代码
(3)精确延时用HAL_Delay函数

3.闪烁代码编写

int main(void)
{
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  MX_GPIO_Init();
  while (1)
  {
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_7, GPIO_PIN_RESET);
		HAL_Delay(500);
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_7, GPIO_PIN_SET);
		HAL_Delay(500);
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

4、烧录到开发板并运行

(1)STLINK接线（SWDIO、SWCLK、GND）

(2)MDK中debug中配置使用stlink调试和下载，注意选择正确的flash烧录算法
(3)烧录并运行，注意板子供电用microusb或电池均可

7、RCC时钟设置

0.注意点

如果我们使用外部晶振（时钟）则一定一定要先使能RCC，才可以进行设置。

1.实验1：更改时钟频率设置

Drivers中的代码是不会被改变。

会被改变的是main中。

(1)先备份原来的main.c和其他时钟相关部分
(2)更改主时钟到80MHz并重新生成工程，重新编译烧录运行看效果
(3)对比新生成的时钟部分代码和以前的
(4)额外实验：可以在main.c的while循环中各部分添加些自定义代码，看哪些不会被覆盖【只有在begin和end中编写的代码才不会被修改】

2、实验2：使用外部晶振

(1)打开HSE实验
(2)打开LSE实验

1）注意点：

如果我们想要使用哪一个模块应该先使能这个外设。

2）HSE和LSE默认是关闭的--》节省GPIO，节省性能

1.接入外部时钟

2.接入外部晶振

3.测试

8.STM32CubeMX和HAL库GPIO实战

1、HAL库中gpio驱动详解

在【stm32f1xx_hal_gpio.c】

2、GPIO实战

(1)保存初始mdk工程
(2)查原理图确定其余2个LED的引脚
(3)在CubeMX中配置
(4)重新生成MDK project
(5)对比新生成的gpio部分代码和以前的
(6)编译烧录执行验证

  while (1)
  {
    // 把GPB2设置为低电平
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_3, GPIO_PIN_RESET);
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_RESET);
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET);
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_RESET);
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_7, GPIO_PIN_RESET);
		HAL_Delay(500);
		// 把GPB2设置为高电平
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_SET);
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET);
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET);
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_6, GPIO_PIN_SET);
		HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_7, GPIO_PIN_SET);
		HAL_Delay(500);
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

9.HAL库体系的头文件包含

1、从main包含的头文件说起

第一条线：main.c中包含stm32f1xx_hal.h【唯一需要进行包含的】，再包含了stm32f1xx_hal_conf.h【模块的定义】，然后再包含了各个模块的hal库头文件。
第二条线：只要包含了stm32f1xx.h，就会间接包含到所对应系列型号的stm32f103xx.h

stm32f1xx_gpio.h->stm32f1xx_hal_def.h->stm32f1xx.h->stm32f103xx.h